应用混合格林函数法计算波浪中浮体运动及离散参数取值的算例分析

通过假想的直壁控制面将流场分割成内域和外域,分别引入Rankine源和自由面Green函数并结合控制面上的连续条件进行耦合求解,应用混合格林函数法对浮体在波浪中的运动进行了时域计算。以wigley型船为例,针对不同的时间步长、自由面和控制面的不同区域范围、面元划分的不同密度等进行了一系列数值计算和比较,讨论了离散区域大小、网格密度等参数对计算结果的影响,并给出其合理的取值范围。在此基础上,对一艘LNG船在不同浪向入射波中的运动响应进行计算,并与试验数据对比。结果证明,该方法能有效解决外飘船型时域计算的发散问题,可以对浮体在斜浪中的运动进行时域模拟。     

基于兴波数值模拟的RANS求解器加速方法研究

文章使用兴波数值方法对带自由面的RANS求解器进行初始化,将势流兴波数值计算的流场速度、压力和体积分数作为RANS求解器的初始值,研究其对RANS求解器并行计算速度的影响情况.通过对两条实用船型的计算验证表明:使用兴波数值结果初始化的RANS求解计算时间能缩短50%左右,且该方法对计算结果影响不大.     

椭圆山岭隧道洞口段在SH波作用下三维动力响应

山岭隧道洞口段的围岩通常比较松散,由于地形问题,洞口段地表是斜坡形式的较多.这些工程特征导致隧道洞口段在地震灾害作用下容易破坏.在建立单自由面坡度模型的基础上,在不考虑隧道存在的情况下,利用弹性波理论推导了SH波从隧道底部垂直入射时山岭隧道洞口段应变的解析解,分析了各种影响应变的因素:山岭隧道洞口截面各个位置的切向应变...     

潜艇近自由面航行时尾流兴波的计算

本文根据细长体理论采用奇点分布法计算潜艇的尾流兴波，给出了对该波形的数值计算方法，并通过算例给出了艇航速、航深与波长，波高的近似关系式，得到了一些有实用价值的数据的结果。     

宽顶堰流的边界元法计算

本文采用理想无旋流模型,用边界元法计算过宽顶堰的水流流动,得到 了流量系数、堰面压力分布、各种p/H的水面线以及内部流场等资料, 并将它们与实验资料进行比较,表明该计算方法可行。在能头和自由液 面位置均未知的情况下,本文提出了宽顶堰流的最小可能能头假设,解 决了同时调整能头和自由液面位置的困难。      

基于LBM方法的圆盘等速入水空泡的数值模拟

采用单相格子Boltzmann模型进行了物体垂直入水问题的研究.该模型适用于大密度比的气液两相流动,其特点是忽略了系统中气相对液相的动力学影响.模拟了圆盘垂直等速入水过程,给出了入水过程中空泡与自由面的变化规律,研究了圆盘入水空泡相对闭合深度与Froude数之间的关系.数值模拟结果与相关的实验结果吻合良好,验证了格子Boltzmann方法(LBM:Lattice Boltzmann Method)模拟物体入水问题的可行性.     

两船在静水中的兴波干扰数值计算

使用VOF方法计算两排水量相当的船型在静水中兴波的水动力干扰,计算时采用两型值一样的Wigley船作为对象,湍流模式选择了RNG k-ε模型。在模拟计算时,变化两船的航速以及两船的间距,得到不同状态下的兴波波形。将得到的波形加以比较分析,进而得出兴波值最大的位置。低速时兴波最大值出现在距船首1/3船长左右的位置,高速时兴波最大值出现在距船首2/3船长左右的位置。将计算结果与实验结果相比较,令人比较满意,证明这种算法是很有效的,为以后的较为复杂的船型两船干扰模拟计算提供了一些参考。     

数值模拟现代水面舰船带自由面的湍流绕流场

为了研究带自由面的船舶湍流绕流场,选择了一艘ITTC推荐的公开船模作为模拟对象,数值求解RANS方程。此模型为带声呐导流罩和方形尾封板的复杂水面舰船。采用Ogrid块拓扑算法生成质量较高的纯六面体多块结构化网格,计算中采用RNG k-ε湍流模式和标准壁面函数,并使用VOF算法来捕捉自由面。空间离散采用QUICK格式,压力-速度解耦采用PISO算法。将阻力和波形的数值结果与实验数据相比较,总阻力系数误差约2%,船侧波形、船首自由面吻合良好,显示了CFD方法在船舶水动力学中预测带自由面湍流绕流场的有效性。     

物体出水近自由面瞬态流场的试验研究

本文采用PIV测试技术对物体出水近自由面瞬态流场进行了探索试验研究。PIV试验从流场环境定量化分析的角度，给出了物体出水近自由面的瞬态历程，为全局了解物体出水的复杂流动机理提供了一种细观手段。     

潜射导弹尾空泡从生成到拉断过程的数值模拟

以气体弹射方式发射的潜射导弹,会在导弹尾部产生空泡.本文采用改进的MAC方法成功地模拟了尾空泡的生成、扩张、收缩和拉断过程,揭示了尾空泡周围的流场结构,研究了尾空泡的发展对潜艇固壁所受压力的影响.